Какая сейчас вселенная


Вселенная представляет для ученых бескрайний простор для исследований. Несмотря на то, что космические аппараты уже несколько десятилетий бороздят межпланетное пространство, человечеству до сих пор не удалось изучить и процента от его количества. Во вселенной существует множество галактик, в недрах которых скрываются миллиарды планет. И люди могут догадываться, что находится на них. Однако тех данных, которые уже известны, хватает, чтобы составить общие данные о Вселенной.

Что такое Вселенная?

Один из секторов Вселенной
Один из секторов Вселенной

Вселенная появилась миллиарды лет назад, и люди до сих пор не смогли доказать истинные причины ее образования. Она представляет собой все существующее пространство. Галактики, звезды, планеты – все это часть необъятной Вселенной.


Люди стараются изучать космос, но им предстоит проделать титаническую работу, прежде чем они смогут составить полное представление о его устройстве. Ежедневно астрономы из разных стран изучают новые области, но не могут добраться до границ мира. Причем исследования ведутся в разных направлениях: изучение Солнечной системы, соседних галактик, попытки установить общий размер Вселенной, подсчет космических объектов и т.д. Даже спустя десятки лет упорной работы 100%-е изучение внеземного пространства кажется недостижимой целью.

Вселенная постоянно меняется, что усложняет процесс ее исследования и составления описаний определенных ее частей. Но одно можно сказать точно: ее границы так так велики, что недоступны для изучения.

Строение вселенной

Пример расположения галактик относительно друг друга
Пример расположения галактик относительно друг друга

Звезды, которые видит человек, являются частью галактики. Солнце тоже входит в ее состав и находится на большом расстоянии от других светил. Если взглянуть на Млечный Путь со стороны, то он будет напоминать гигантский диск с большим скоплением звезд в центральной части. И таких галактик во Вселенной большое множество.


Звезды распределены в галактиках неравномерно, в разных частях имеются плотные скопления, напоминающие шар. Также есть пространства, где на протяжении многих световых лет нет ни одного светила.

Вокруг большинства звезд находятся планеты, обладающие уникальным внешним видом, атмосферой и другими особенностями. Также вокруг некоторых имеются спутники – небольшие космические объекты, удерживаемые за счет притяжения.

Галактик во Вселенной огромное множество, и многие имеют спиралевидную форму, которую хорошо заметно благодаря расположению светил. Такой тип называется протогалактиками. Ученые предполагают, что во время своего образования они вращались по кругу с большой скоростью, и постепенно замедлились. Другие галактики из-за сильного сжатия водородного газа не начали движение вокруг центральной оси и остались в форме эллипса.

Межгалактическое пространство помимо пустоты может содержать различные объекты: пояса астероидов, кометы, карликовые планеты и т.д.

Все вышеперечисленные объекты являются частью необъятной Вселенной. Причем регулярно рождаются новые звезды и планеты, из-за чего космос постоянно меняется.

Определение Вселенной


Цицерон - оратор, популяризировавший слово "universum"
Цицерон – оратор, популяризировавший слово “universum”

В первом веке до нашей эры римский философ Цицерон использовал латинское слово “universum”, чтобы единым термином охарактеризовать все пространство вокруг. Это настолько понравилось другим мыслителям, что они позаимствовали у него выражение и начали использовать в аналогичном контексте.

Словом “universum” называли все известные объекты: Землю, Солнце, далекие звезды, планеты, живых созданий и т.д. Сейчас термин потерял латинское окончание и звучит на английском как “universe“, что означает “вселенная”.

И пока римляне придумывали, как охарактеризовать пространство вокруг, греки тоже старались от них не отставать. Они ввели термин “космос”, что переводится как “мир”. Со временем оба слова начали использоваться для описания пространства вокруг. Однако под “Вселенной” больше подразумеваются галактики, звезды и планеты, а под “космосом” пространство между ними.

Доказательства, что Вселенная имеет возраст


Эдвин Хаббл поставил финальную точку в спорах, доказав наличие границ у Вселенной
Эдвин Хаббл поставил финальную точку в спорах, доказав наличие границ у Вселенной и их увеличение

Если верить теории Большого взрыва, то отсчет жизни Вселенной начинается в ту секунду, когда сжатая до микроскопических размеров сингулярность моментально расширилась. Со временем это пространство заполнили галактики и постепенно приняли тот вид, который люди наблюдают из телескопов.

Вселенная проделала долгий путь, на который ушли даже не миллионы, а миллиарды лет. Впервые о том, что у нее есть возраст, люди начали задумываться примерно в XVIII веке. Когда Земля была достаточно изучена, они обратили внимание к звездам и начали стремиться узнать как можно больше о них.


Средневековая модель Вселенной
Средневековая модель Вселенной

Изначально полагалось, что Вселенная бесконечна и не имеет возраста, являясь вечной. Но открытие законов термодинамики как минимум опровергло отсутствие возраста. Согласно им, тепло от горячих объектов переходит к более холодным, пока между ними не установится температурное равновесие. И если бы Вселенная существовала вечно, планеты, звезды и другие космические тела были бы одной температуры. Благодаря таким умозаключениям ученые того времени установили, что пространство вокруг имеет определенный возраст.

Доказать наличие возраста у Вселенной иным способом удалось в XX веке. Астроном Леметр выдвинул гипотезу, что пространство вокруг не бесконечно, имеет границы и постоянно увеличивается. Эдвин Хаббл поддержал его, поскольку заметил, что соседние галактики постепенно отдаляются от Млечного Пути. И если перемещаться назад во времени, можно оказаться во мгновении, когда размеры Вселенной были минимальными и еще не начали расти. Именно в этот момент и произошло ее рождение, соответственно она имеет возраст.

Сколько вселенной лет?

Эдвин Хаббл, прекрасно понимая, что пространство вокруг расширяется, вычислил константу, характеризующую скорость этого процесса. В 1958 году ученый Сэндидж использовал эту величину в своих расчетах и установил, что Вселенной должно быть примерно 20 миллиардов лет.


Позже астрономы открыли реликтовое излучение – свет от Большого взрыва, который до сих пор заметен на границах пространства. Это помогло выявить более точные размеры космоса. На основе полученных данных ученые смогли подсчитать примерный возраст Вселенной. Он оказался равен 13,824 млрд. лет.

Как возникла Вселенная

Момент Большого взрыва
Момент Большого взрыва

На данный момент теория Большого взрыва является наиболее логичным предположением о том, как возникла Вселенная. Она объясняет появление объектов, физических законов, материй и всего того, что находится в космосе.


Предположительно, все началось с небольшой сингулярности огромной плотности, для которой не существовало времени. В определенный момент она начала расти с огромной скоростью, порождая пространство, физические законы, гравитацию и т.д. Долгое время температура внутри была настолько высокой, что образование каких-либо частиц было невозможным.

Через 380 тыс. лет она снизилась до 3000К, и тогда начали формироваться субатомные частицы, которым на смену вскоре пришли полноценные атомы. А через миллиарды лет из пылевых облаков они превратились в звезды, планеты, астероиды.

Эволюция Вселенной

Временная хронология формирования Вселенной
Временная хронология формирования Вселенной

Спустя миллиарды лет, когда в пространстве появились атомы и молекулы, под действием гравитации они начали перемещаться относительно друг друга. Этот период ученые назвали Структурной Эпохой.

Уже в первые мгновения после расширения, в пространстве появились простейшие частицы, имеющие световую природу. Примерно через год начинает появляться темная материя. А еще через 380 тыс. лет после снижения температур появляются молекулы, способные образовывать разные вещества.


Эволюция Вселенной
Эволюция Вселенной

Постепенно частицы сбились в газовые облака огромных масштабов, а еще через некоторое время начали формироваться звезды и планеты, которые обладают взаимным притяжением. Первые галактики образовались спустя 300 млн. лет с момента Большого взрыва. Однако современный вид они приобрели лишь через 10 млрд. лет.

На данный момент Вселенной примерно 13,82 млрд. лет, и ее эволюция далека от завершения. Ученые не сомневаются, что галактики и общая карта пространства еще не раз поменяются, пока не придут к своей конечной форме.

Доказательством того, что эволюция Вселенной еще далека от завершения, является реликтовое излучение. Если оно заметно на границах пространства, значит, еще не иссякла энергия, выделенная в момент Большого взрыва. Соответственно, космос продолжает расширяться.

Структура и форма Вселенной


Возможные формы Вселенной
Возможные формы Вселенной

Утверждение того, что реликтовое излучение находится на самом краю Вселенной, довольно спорное. Доказано, что пространство расширяется быстрее скорости света, поэтому реальные края космоса уходят дальше мест, куда успела добраться световая энергия от Большого взрыва. По предварительным оценкам, сейчас размер Вселенной составляет примерно 91 миллиард световых лет, и это число постоянно растет.

Ученые со всего мира пытаются определить точную структуру пространства вокруг. Совершенно ясно, что космос состоит из галактик, между которыми находится пустота, пылевые облака, скопления астероидов и прочие объекты. Однако какую он имеет форму и структуру?

Пространство в четырех измерениях
Пространство в четырех измерениях

Вселенная подвластна четырем измерениям: координатам XYZ и времени. На основе этого ученые составили три варианта структур, которым может подчиняться пространство вокруг:


  • Открытая по форме похожа на седло и не имеет границ, такая структура не может растягиваться в пространстве бесконечно и должна обязательно остановиться;
  • Плоская представляет собой квадрат, который может увеличиваться бесконечно;
  • Закрытая похожа на замкнутую сферу, которая не может расти бесконечно, однако исследователи отмечают, что это может произойти через “неограниченное” количество времени.

Ученые пока не решили, какая структура Вселенной является достоверной. Однако все три варианта позволяют спрогнозировать ее форму.

Будущее Вселенной

Возможные варианты будущего Вселенной
Возможные варианты будущего Вселенной

Если Вселенная имеет возраст, и миллиарды лет назад произошло ее рождение, то значит, наступит время, когда ее не станет. Еще с 90-х ученые, изучающие космос, пытаются прогнозировать его будущее и установить, что произойдет, когда он перестанет существовать.

Все предположения строятся на обязательном условии, что теория Большого взрыва верна. Это дает начальные данные о вселенной, помогает построить представление об устройстве пространства и спрогнозировать, что произойдет дальше.

Пример большого сжатия и рождения новой Вселенной
Пример большого сжатия и рождения новой Вселенной

Сейчас существует три теории будущего Вселенной:

  1. Большое сжатие. После того, как пространство расширится до определенного размера, оно начнет сжиматься. Это возможно, если плотность пространства будет выше допустимого. Тогда границы Вселенной начнут уменьшаться, ровно как и расстояние между объектами. Процесс будет продолжаться до тех пор, пока она не превратится в небольшую сингулярность, существовавшую до Большого взрыва.
  2. Большое замораживание. Если плотность не привысит максимальную, то Вселенная продолжит расширяться до неограниченных размеров. Однако постепенно в ней израсходуется запас энергии и газа. Нейтронные звезды превратятся в черные дыры, остальные, потратив все тепло, станут белыми карликами. Постепенно температура в пространстве начнет падать, пока не установится на отметке абсолютного нуля.
  3. Большой разрыв. Все объекты во Вселенной притягиваются, но это не мешает галактикам постепенно отодвигаться друг от друга. Ученые полагают, что при определенных обстоятельствах объекты в пространстве смогут отдалиться на такие расстояния, что сила притяжения станет равна нулю.

Каким в итоге окажется будущее Вселенной, пока неизвестно. Поскольку она еще не закончила процесс формирования, конец для нее наступит через миллиарды лет.

Сколько звезд во Вселенной?

Звездное небо
Звездное небо

Любой, кто интересуется космосом, рано или поздно задумывается: а сколько звезд во Вселенной? Она состоит из галактик, внутри которых может быть огромное количество светил, причем для наблюдения некоторых требуется специальное оборудование. Поскольку звезды делятся на белых гигантов, красных карликов и т.д., они обладают определенными свойствами и видимостью.

Пример наблюдения космических объектов в телескоп
Пример наблюдения космических объектов в телескоп

Если для наблюдения за звездным небом использовать бинокль, то количество звезд, доступных взгляду, существенно возрастет и станет равно 200 тысячам. А если под рукой окажется телескоп средней мощности, то общая численность светил на небе увеличится до 15 миллионов. Более того, с помощью этого устройства человек сможет наблюдать отдаленные галактики, которые выглядят как небольшие пятна.

Нетрудно догадаться, что с использованием подручных средств человек способен увидеть звезды в относительной близости. Но сколько их существует во Вселенной?

Во Млечном Пути, где расположена Солнечная система, находится примерно 400 млрд. звезд. Данная цифра является очень большой, но она невелика по отношению ко Вселенной. Существуют спиральные галактики, насчитывающие 100 триллионов светил.

По подсчетам, минимальное количество звезд во Вселенной равно септиллиону (10 в 24-й степени). Все они находятся в пределах 46 млрд. световых лет относительно Земли. Именно такая область поддается наблюдению. Однако дальше этого расстояния могут находиться и другие галактики, скрытые от глаз человека. Соответственно, общее количество звезд во Вселенной может быть гораздо больше септиллиона.

Есть ли у Вселенной конец?

Изображение реликтового излучения
Изображение реликтового излучения

Пока ученые не могут с уверенностью ответить на данный вопрос. Человечество не обладает достаточными технологиями, чтобы заглянуть в бесконечную даль и убедиться в наличии или отсутствии краев у пространства. Однако некоторые обсерватории непрерывно работают в этом направлении. У ответа на этот вопрос может быть два варианта: Вселенная конечна, либо она бесконечна.

Если принимать за действительность первый вариант, то установить теоретические края мироздания помогает реликтовое излучение. Свет, оставшийся после Большого взрыва, протянулся на расстоянии примерно в 93 млрд. лет. Это и можно считать за границу Вселенной.

Вольное изображение границ Вселенной
Вольное изображение границ Вселенной

Второй вариант указывает на то, что космос бесконечен. Тогда, если человек отправится в любом направлении на большой скорости, то ему встретится бесконечное количество галактик, звезд и планет. Более того, ученые убеждены, что в этом случае где-то может существовать идентичная Солнечная система с Землей, которую населяют точно такие же люди. Ведь если пространство безгранично, и в нем существует неограниченное количество планет, вероятность того, что где-то существует клон Земли, стремится к бесконечности.

Возможно, в будущем люди смогут узнать наверняка, имеет ли Вселенная конец. Но на данный существуют лишь теории.

Гипотезы происхождения Вселенной

Изображение религиозной теории создания Вселенной
Изображение религиозной теории создания Вселенной

Помимо Большого взрыва существует масса теорий появления Вселенной. Вот наиболее интересные:

  • религиозная уверяет, что все вокруг создал Бог, в каждой вере процесс творения Вселенной описывается по разному;
  • стационарная говорит, что Вселенная не меняется в размерах и была всегда;
  • циклическая – космос находится в непрерывном цикле, рождаясь и уничтожаясь бесконечное количество раз;
  • космологическая утверждает, что Вселенная бесконечна;
  • теория струн гласит, что внутри уже имеющейся вселенной может образоваться новая за счет квантовых колебаний и достаточного количества энергии.

Несмотря на большое количество теорий, объясняющих происхождение Вселенной, ученые отдают предпочтение Большому взрыву. Эта гипотеза поясняет образование веществ и материи и содержит в себе гораздо меньше белых пятен. Из-за этого ученым легче с ней работать и делать логические заключения.

История изучения Вселенной

Солнечная система
Солнечная система

Четыре тысячи лет назад люди уже пытались изучать Вселенную. Карты созвездий и рисунки звездного неба составлялись еще в Древнем Вавилоне. Вплоть до 16 века астрономы считали Землю центром мироздания, но Галилео Галилей после изобретения телескопа сумел доказать, что планеты вращаются вокруг Солнца. Также ученый обнаружил на небе множество галактик, подобных Млечному Пути. Это расширило представление людей о Вселенной.

На протяжении нескольких веков астрономы изучали космические объекты, а в 1929 году Хаббл подтвердил, что галактики отдаляются друг от друга, а пространство расширяется. Сейчас люди используют современные технологии, чтобы получать о космосе как можно больше данных.

Источник: kipmu.ru

Столетия назад люди смотрели на ночное небо и воображали, что черный глобус окутал Землю. Они полагали, что звезды были просто точками света. Солнце, Луна и другие планеты обходили Землю по правильной, идеальной траектории. В их сознании Вселенная была маленькой, сосредоточенной на Земле и организованной в совершенные сферы.

Ученые вроде Коперника и Галилея обнаружили в этой философии недостатки. Прошло более ста лет после открытий Галилея, чтобы мир согласился с тем, что Земля не была центром Вселенной. Со временем мы стали больше узнавать о Вселенной. Сегодня мы изучаем космос через передовые телескопы, спутники и зонды.

Теперь у нас есть изображения галактик на миллионы световых лет от Земли. Ученые регулярно изучают далекие звезды. Они даже обнаружили планеты в солнечных системах далеко за пределами нашей собственной.

Но как насчет большой картины? Что мы знаем о Вселенной в целом? Расширяется ли она? Будет ли это продолжаться бесконечно? Если не бесконечно, то что лежит за пределами пространства? И как выглядит пространство?

Эти вопросы попадают в категорию космологии, изучение Вселенной. Люди пробовали много разных подходов к изучению Вселенной. Некоторые сосредоточились на математике. Другие предпочитали использовать физику. И немало занял философский подход.

Между космологами нет единого мнения о том, какое пространство выглядит, но существует множество теорий. Часть проблемы описания пространства заключается в том, что его очень сложно визуализировать. Мы привыкли думать о местах в двух измерениях. Например, вы можете определить свое местоположение на карте, используя долготу и широту. Но пространство имеет четыре измерения. Вам не только нужно добавить высоту к размерам длины и ширины, вы также должны добавить время. Фактически, многие космологи относятся к этой коллекции измерений как пространства-времени. Каковы некоторые из основных теорий, которые могут помочь нам определить форму пространства?

Большой взрыв, гравитация и общая теория относительности

Три теории, которые играют важную роль в понимании формы Вселенной, — это большой взрыв, теория гравитации и общая теория относительности Эйнштейна. Космологи рассматривают все эти теории при формировании гипотез о форме пространства. Но что именно пытаются объяснить эти теории?

Теория большого взрыва — попытка описать начало Вселенной. Благодаря наблюдению и анализу астрономы определили, что Вселенная расширяется. Они также обнаружили и изучили свет, возникший миллиарды лет назад, когда Вселенная была очень молода. Они предположили, что когда-то все материя и энергия во Вселенной содержались в невероятно крошечной точке. Затем вселенная внезапно расширилась. Материя и энергия разлетались наружу в миллионы световых лет каждую долю секунды. Они стали строительными блоками для образования Вселенной такой, какой мы ее знаем.

В теории гравитации говорится, что каждая частица материи имеет притяжение ко всем другим частицам материи. В частности, частицы будут привлекать друг друга с силой, пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Уравнение выглядит так:

F = GMm/r^2 .

F — сила гравитационного притяжения. M и m представляют массы этих двух объектов, r^2 — расстояние между двумя объектами в квадрате. Так что же такое G? Это гравитационная постоянная. Она представляет собой постоянную пропорциональности между любыми двумя объектами, независимо от их массы. Гравитационная постоянная составляет 6,672 x 10^-11 Нм^2/кг^2. Это очень небольшое число, и это объясняет, почему объекты не все время придерживаются друг друга. Для объектов большой массы требуется нечто большее, чем незначительный гравитационный эффект для других объектов.

Если теория Большого взрыва истина, то, когда вселенная началась, должно быть, был огромный импульс энергии, чтобы продвигать материю так быстро. Он должен был преодолеть гравитационное притяжение среди всей материи во Вселенной. То, что космологи пытаются определить сейчас, — это то, как много материи на самом деле находится во Вселенной. При достаточном объеме гравитационное притяжение будет постепенно замедляться, а затем прекращает расширение Вселенной. В конце концов, вселенная может сместиться в другую особенность. Это называется большим сжатием. Но если не хватает материи, гравитационное притяжение будет недостаточно сильным, чтобы остановить расширение Вселенной, и оно будет расти бесконечно.

Как насчет теории относительности? Помимо объяснения взаимосвязи между энергией и материей, это также приводит к выводу, что пространство изогнуто. Объекты в пространстве движутся по эллиптическим орбитам не из-за силы тяжести, а из-за того, что само пространство изогнуто, и поэтому прямая линия на самом деле представляет собой петлю. В геометрии прямая линия на криволинейной поверхности является геодезической. Три описанные выше теории составляют основу различных теорий о том, какова форма пространства. Но нет никакого реального консенсуса относительно того, какая форма правильная. Каковы теоретические формы пространства, и почему мы не знаем, какой из них прав?

Формы пространства

Три основные модели Вселенной основаны на кривизне: нулевой кривизны, положительной кривизны и отрицательной кривизны.

Нулевая кривизна будет означать, что Вселенная является плоской или евклидовой Вселенной (евклидова геометрия имеет дело с неизогнутыми поверхностями). Представьте себе пространство как двухмерную структуру — евклидова вселенная будет выглядеть плоской. Параллельные линии возможны только на плоскости. В плоской вселенной достаточно материи, так что Вселенная расширяется бесконечно, не сворачиваясь в коллапс, хотя скорость расширения уменьшается с течением времени.

Если Вселенная имеет положительную кривизну, это замкнутая вселенная. Двумерная модель такой вселенной будет похожа на сферу. Невозможно иметь параллельные геодезические (прямые на криволинейной поверхности) — две линии пересекаются в какой-то точке. В замкнутой вселенной достаточно материи, чтобы обратить вспять расширение. В конце концов, такая вселенная рухнет сама по себе. Закрытая Вселенная — это конечная вселенная — она ​​будет только расширяться до определенного размера до свертывания.

Отрицательная кривизна немного сложнее визуализировать. Наиболее распространенное описание — седло. В модели отрицательной кривизны две линии, которые будут параллельны на плоскости, будут отходить друг от друга. Космологи называют негативную кривизну моделью открытых вселенных. В этих вселенных недостаточно материи для того, чтобы изменить или замедлить расширение, и поэтому вселенная продолжает расширяться бесконечно.

Означает ли это, что пространство имеет форму плоскости, сферы или седла? Не обязательно. Помните, что пространство-время измеряется в четырех измерениях, что снижает полезность двумерных примеров. И есть много конкурирующих теорий о том, какова конечная форма вселенной на самом деле.

Одной из возможных форм является тройной тор. На первый взгляд тройной тор представляет собой обычный куб. Но каждая грань куба приклеивается к лицу на противоположной стороне. Представьте, что вы находитесь в космическом корабле, который летает внутри большого куба. Вы направляетесь к вершине куба. Когда вы вступили с ней в контакт, вы бы не разбились. Вместо этого вы окажетесь в соответствующем месте в основании куба. Другими словами, вы поднялись вверх и вернулись через дно. Если бы вы путешествовали достаточно далеко в любом направлении, вы, в конце концов, возвращаетесь туда, откуда начали путешествие. Это не такая уж чуждая концепция, поскольку на Земле, если вы путешествуете по прямой линии, то, в конце концов, вернетесь к своей отправной точке.

Другая форма — это додекаэдрическая сферическая форма Пуанкаре. Додекаэдр — это 12-сторонний объект. Вариант Пуанкаре имеет поверхности, которые слегка выходят наружу. Что вызывает недоумение, потому что прогнозируемый размер этой вселенной меньше площади, которую мы можем наблюдать. Другими словами, наша видимость превосходит границы Вселенной. Нет проблем, говорят космологи. Когда вы смотрите на далекую галактику, которая, казалось бы, выходит за пределы пространства, вы на самом деле испытываете обертывание вокруг эффекта, описанного выше. Галактика, о которой идет речь, действительно будет позади вас, но вы просматриваете одну сторону додекаэдра, как будто это окно. Если бы вы могли видеть достаточно далеко, вы бы смотрели на затылок своей головы.

Головокружения еще нет? Есть много других теоретических форм, которые вселенная могла бы принять, но большинство из них не соответствуют доказательствам, которые мы имеем до сих пор. Что это за доказательства, и как мы их собираем?

Как измерить пространство

Оптические телескопы позволяют рассматривать объекты в спектре видимого света, но являются относительно слабыми инструментами. Это потому, что свет от далеких галактик может перехватывать облака частиц и других тел до достижения Земли. Другие устройства могут измерять длины волн, которые уходят за пределы видимого спектра. Многие из недавних исследований в космологии сосредоточены на космическом микроволновом фоне (КМФ). КМФ — это излучение, создаваемое вселенной, когда ей было всего 380 000 лет. Изучая это излучение, космологи могут делать выводы о том, что произошло во вселенной вскоре после начала.

Ученые сделали интересное открытие о КМФ. Они обнаружили, что изменение длины волн излучения КМФ останавливается в определенной точке. В бесконечной неограниченной Вселенной не было бы предела размеру длин волн. Мы ожидаем увидеть вариации и частоты всех размеров.

Что касается расширения, космологи определяют отношение количества вещества во Вселенной к ее величине – плотность вселенной. Если параметр плотности больше 1, это будет означать закрытую вселенную — во Вселенной будет достаточно массы, чтобы обратить расширение. Параметр плотности равный 1 означает плоскую вселенную, в которой расширение замедляется, но никогда не прекращается. А параметр плотности между 0 и 1 будет означать открытый универсум, который будет продолжать расширяться всегда.

Но мы не знаем, сколько материи действительно находится во Вселенной. Количество, которое мы можем обнаружить, относительно невелико – 5% материала, необходимого для того, чтобы обратить вспять расширение. Но похоже, что мы не можем видеть вообще. Космологи заметили, что звезды движутся странным образом — они ведут себя так, как будто на них больше материи оказывают гравитационное влияние, чем мы можем обнаружить. Некоторые космологи теоретизируют, что это означает, что существует какая-то материя, которую мы не можем видеть вообще, называемой темной материей.

Темная материя

Но достаточно ли темной материи, чтобы вызвать большое сжатие? Есть ли достаточное количество материи во Вселенной, чтобы составить баланс и увеличить коэффициент до 1 или выше? В то время как космологи полагают, что во Вселенной гораздо больше темной материи, чем наблюдаемой материи, они оценивают, что комбинация видимой и темной материи все еще составляет примерно 30% от суммы, необходимой для обратного расширения.

Хотя мы не знаем, какова окончательная форма пространства, исследования продолжают приносить нам новую информацию каждый день. И если пространство имеет границы, что лежит за ними? Возможно, мы не просто не знаем этого, а мы не в состоянии узнать и вообразить такого. Мы подобны муравью – хорошо знаем о своем родном муравейнике, неплохо знаем его ближайшее окружение, строим догадки, что там за границей леса, и только подозреваем, что мир вокруг нас гораздо более большой, сложный и прекрасный.

Источник: zen.yandex.ru

Как выглядит Вселенная?

С Земли человек может невооруженным глазом наблюдать лишь малую часть вселенной. Мы привыкли называть это небом со звёздами. Но это только ничтожная песчинка в необъятном космическом пространстве.

Рассматривать и изучать небо человечество начало сначала с помощью телескопов. Затем новые технологии позволили запустить ракеты в космос. И мы получили более яркое представление о космических просторах.

Вспомним, известный телескоп Хаббл, запущенный в 1990 году.Он отправил на Землю множество уникальных фотографий из космоса.
Учёные постоянно совершенствуют и создают новые технологии. Бесспорно, наука не стоит на месте.

На сегодняшний день, известно около 500 миллиардов галактик, многочисленное количество звёзд и планет. Кроме того, создано большое количество возможных и реальных моделей вселенной.

Какая сейчас вселенная

Современное представление о наблюдаемой Вселенной

Наблюдаемой называют часть Вселенной, которая представляет собой прошлое относительно наблюдателя.
Иначе говоря, это пространство, где материя смогла бы достичь расположения настоящей Земли.

У наблюдаемой Вселенной существует граница. Это, так называемый, космологический горизонт. Все, что на нём расположено имеет бесконечное красное смещение.

Какая сейчас вселенная
Эффект Доплера

Современные методики позволяют изучить часть такой Вселенной. Её назвали Метагалактикой.
Теоретически за её пределами также находятся космические объекты.

Многие гипотезы построены на том, что наблюдаемая Вселенная является небольшой частью полной Вселенной.
Сегодня наука занимается в основном изучение Метагалактики. Но учёные продолжают попытки выйти за её границы.

Стационарная Вселенная

Можно сказать, что теория стационарной Вселенной уже устарела. Но в своё время её поддерживали многие учёные.
Это суждение о возникновении Вселенной, абсолютно противоположное теории Большого Взрыва.
Считалось, что во время расширения Вселенной образовывалась новая материя. Тем самым однородность и изотропность существовали и в пространстве, и во времени.

Какая сейчас вселенная
Большой взрыв

Однако, когда открыли реликтовое излучение, стационарная модель стала малоактуальной. А сейчас и вовсе осталась только в истории космологии.

Жизнь в Солнечной системе

Несомненно, наша планета уникальна. Почему только на Земле возникла жизнь? На этот вопрос учёные умы столетиями пытаются найти и дать ответ.

Как известно, Земля образовалась примерно 4,5-5 миллиардов лет назад. А жизнь на ней зародилась 1,2 миллиарда лет спустя.

Какая сейчас вселенная
Первая жизнь на Земле

Существует несколько теорий образования жизни на голубой планете. Но главными критериями её возникновения являются вода, температура, защита от ультрафиолетового излучения Солнца и сила притяжения планеты.

Сейчас учёные пришли к мнению, что жизнь есть не только на Земле. Они активно исследуют другие планеты и спутники Солнечной системы.

Анализируя данные, не исключена возможность для полноценной жизни и на других объектах космоса. Но, к сожалению, пока это только наработки и исследования.

Одиноки ли мы во вселенной? Однозначного ответа на этот вопрос нет.

Какая сейчас вселенная

«Возможно всё, на невозможное просто требуется больше времени»
Дэн Браун

Очевидная бесконечность

Так можно было бы охарактеризовать размер нашей Вселенной. Но…
Учёные нашего времени определили наблюдательную Вселенную с её границами и размерами. Кстати, немалыми.

Бесконечность пространства присутствует в основном в философских взглядах. В современной науке, как оказалось, границы стали более реальными и отчётливыми.

Какая сейчас вселенная
Бесконечность

Только как бы не развивался прогресс, вопрос о том, что же находится за этими гранями, до сих пор остаётся открытым.
Поэтому, как бы парадоксально это не звучало, бесконечность поистине остаётся очевидной. Какой-то замкнутый круг, не правда ли?

Что было до Большого Взрыва?

Существует несколько версий, даже скажем теорий.

Самый распространённый и, кстати, самый странный ответ-Ничего. Совсем ничего. Из ничего образовалось всё.

Некоторые учёные утверждают, что это доказывают даже математические расчёты.

«Ничто не существует; если и существует, то оно не познаваемо; если оно и познаваемо, то непередаваемо» Г.Леонтинский

По мнению других учёных, до Большого Взрыва уже существовала Вселенная. Возможно, это был прототип нашей. А возможно, это были сразу несколько Вселенных. И они просто объединились после взрыва.

В общем, фантастика да и только. Не исключено, что человечество еще раскроет эту тайну Вселенной. А пока, нам остаётся самим выбирать, во что верить.

«События до Большого Взрыва просто не определены, так как невозможно измерить, что произошло» Стивен Хокинг

Источник: kosmosgid.ru

Что такое теория большого взрыва?

Теория Большого взрыва — это объяснение, основанное в основном на математических моделях, того, как и когда возникла Вселенная.

Космологическая модель Вселенной, описанная в теории Большого взрыва, объясняет, как она первоначально расширилась из состояния бесконечной плотности и температуры, известного как изначальная (или гравитационная) сингулярность. За этим расширением последовала космическая инфляция и резкое падение температуры. Во время этой фазы Вселенная раздувалась с гораздо большей скоростью, чем скорость света (в 1026раз).

Впоследствии Вселенная была разогрета до такой степени, что элементарные частицы (кварки, лептоны и так далее) до постепенного понижения температуры (и плотности) привели к образованию первых протонов и нейтронов.

Через несколько минут после расширения протоны и нейтроны объединяются, образуя первичные ядра водорода и гелия-4. Предполагаемый радиус наблюдаемой Вселенной в течение этой фазы составлял 300 световых лет. Первые звезды и галактики появились примерно через 400 миллионов лет после этого события.

Важнейшим элементом модели Большого Взрыва является космическое сверхвысокочастотное фоновое излучение (Реликтовое излучение), представляющий собой электромагнитное излучение, оставшееся со времен зарождения Вселенной. Реликтовое излучение остается самым убедительным доказательством большого взрыва.

Хотя теория остается широко признанной во всем научном спектре, несколько альтернативных объяснений — таких, как стационарная Вселенная и вечная инфляция, приобрели привлекательность с годами.

7. Теория вечной инфляции

Какая сейчас вселенная

Понятие инфляции было введено космологом Аланом Гутом в 1979 году, чтобы объяснить, почему Вселенная плоская, чего не хватало в первоначальной теории Большого взрыва.

Хотя идея Гута об инфляции объясняет плоскую Вселенную, она создала сценарий, который не позволяет Вселенной избежать этой инфляции. Если бы это было так, не произошло бы повторного нагрева Вселенной, равно как и образования звезд и галактик.

Эта конкретная проблема была решена Андреасом Альбрехтом и Полем Штайнхардтом в их «новой инфляции». Они утверждали, что быстрое расширение Вселенной произошло всего за несколько секунд, прежде чем прекратиться. Он продемонстрировал, как Вселенная может быстро раздуваться и при этом нагреваться.

Концепция «вечной инфляции», или теория хаотической инфляции, была введена Андреем Линде, профессором Стэнфордского университета. Он был основан на предыдущих работах Штейнхардта и Александра Виленкина.

Теория утверждает, что инфляционная фаза Вселенной продолжается вечно; это не конец для Вселенной в целом. Другими словами, космическая инфляция продолжается в одних частях Вселенной и прекращается в других. Это приводит к сценарию мультивселенной, в котором пространство разбивается на пузыри. Это как вселенная внутри вселенной.

В мультивселенной в разных вселенных могут действовать разные законы природы, физики. Итак, вместо единого расширяющегося космоса наша Вселенная могла бы быть инфляционной мультивселенной с множеством маленьких вселенных с различными свойствами.

Однако Пол Стейнхардт считает, что его теория «новой инфляции» ни к чему не приводит и не предсказывает, и утверждает, что понятие мультивселенной является «фатальным недостатком» и неестественным.

6. Конформная циклическая модель

Какая сейчас вселенная
Роджер Пенроуз, 6 ноября 2005 года

Модель конформной циклической космологии (CCC) предполагает, что Вселенная проходит через повторяющиеся циклы большого взрыва и последующих расширений. Общая идея состоит в том, что «большой взрыв» был не началом Вселенной, а скорее переходной фазой. Его разработал физик-теоретик и математик Роджер Пенроуз.

В качестве основы для своей модели Пенроуз использовал множественные метрические последовательности FLRW (Фридмана – Лемэтра – Робертсона – Уокера). Он утверждал, что конформная граница одной последовательности FLRW может быть присоединена к границе другой.

Метрика FLRW — это наиболее близкое приближение к природе Вселенной и часть модели Лямбда-CDM. Каждая последовательность начинается с большого взрыва, за которым следует инфляция и последующее расширение.

Циклическая или осциллирующая модель, в которой Вселенная повторяется снова и снова в неопределенном цикле, впервые оказалась в центре внимания в 1930-х годах, когда Альберт Эйнштейн исследовал идею «вечной» Вселенной. Он считал, что по достижении определенной точки Вселенная начинает коллапсировать и заканчивается Большим хрустом перед тем, как пройти через Большой отскок.

Прямо сейчас существует четыре различных варианта циклической модели Вселенной, одна из которых — конформная циклическая космология.

5. Мираж четырехмерной черной дыры

Какая сейчас вселенная

Исследование, проведенное группой исследователей в 2013 году, предположило, что наша Вселенная могла возникнуть из обломков, выброшенных из коллапсировавшей четырехмерной звезды или черной дыры.

По мнению космологов, участвовавших в исследовании, одно из ограничений теории Большого взрыва — объяснение температурного равновесия, обнаруженного во Вселенной.

Хотя большинство ученых согласны с тем, что инфляционная теория дает адекватное объяснение того, как маленький участок с однородной температурой быстро расширится и превратится во Вселенную, которую мы наблюдаем сегодня, группа сочла это неправдоподобным в силу хаотичной природы Большого взрыва.

Для решения этой проблемы команда предложила модель космоса, в которой наша трехмерная Вселенная является мембраной и плавает внутри четырехмерной «объемной вселенной». Они утверждали, что если в четырехмерной «объемной вселенной» есть четырехмерные звезды, то, скорее всего, они обрушатся в четырехмерные черные дыры. Эти четырехмерные черные дыры будут иметь трехмерный горизонт событий (точно так же, как трехмерные имеют двухмерный горизонт событий), который они назвали «гиперсферой».

Когда команда смоделировала коллапс 4-D звезды, они обнаружили, что выброшенные обломки умирающей звезды, скорее всего, образуют 3-D мембрану вокруг этого 3-мерного горизонта событий. Наша Вселенная могла бы быть одной из таких мембран.

Модель «четырехмерной черной дыры» космоса действительно объясняет, почему температура во Вселенной почти равномерна. Она также может дать ценную информацию о том, что именно спровоцировало космическую инфляцию через несколько секунд после ее возникновения. Однако недавнее наблюдение, проведенное спутником Planck ЕКА, выявило небольшие вариации температуры космического микроволнового фона (CMB). Эти спутниковые показания отличаются от предложенной модели примерно на четыре процента.

4. Теория плазменной Вселенной

Какая сейчас вселенная

На наше нынешнее понимание Вселенной в основном влияет гравитация, в частности Общая теория относительности Эйнштейна, с помощью которой космологи объясняют природу Вселенной. По совпадению, как и большинство других вещей, ученые на протяжении многих лет рассматривали альтернативу гравитации.

Космология плазмы (или теория плазменной Вселенной) предполагает, что электромагнитные силы и плазма играют очень важную роль во Вселенной вместо гравитации. Хотя у этого подхода много разных вариантов, основная идея остается той же; каждое астрономическое тело, включая Солнце, звезды и галактики, является результатом какого-либо электрического процесса.

Первая выдающаяся теория плазменной Вселенной была предложена лауреатом Нобелевской премии Ханнесом Альвеном в конце 1960-х годов. Позже к нему присоединился шведский физик-теоретик Оскар Клейн для разработки модели Альфвена – Клейна.

Модель построена на предположении, что Вселенная поддерживает равные количества материи и антивещества (это не так, согласно современной физике элементарных частиц). Границы этих двух областей отмечены космическими электромагнитными полями. Таким образом, взаимодействие между ними приведет к образованию плазмы, которую Альфвен назвал «амбиплазмой».

Согласно теории, такая плазма должна образовывать большие участки вещества и антивещества по всей Вселенной. Кроме того, было высказано предположение, что наше текущее местоположение в космосе должно быть в той части, где материи гораздо больше, чем антивещества, — таким образом решается проблема асимметрии материи и антивещества.

3. Теория медленного замораживания

Какая сейчас вселенная Десятилетия математического моделирования и исследований привели космологов к обоснованному выводу, что наша Вселенная возникла из одной точки с бесконечной плотностью и температурой, называемой сингулярностью. Последующее расширение Космоса позволило ему остыть, что привело к образованию галактик, звезд и других астрономических объектов.
Однако, как мы знаем, стандартная модель Большого взрыва не осталась незамеченной, и одна из таких сложных теорий была предложена Кристофом Веттерихом, профессором Гейдельбергского университета в Германии.

Веттерих утверждал, что Вселенная, которую мы знаем сегодня, на самом деле могла начаться как холодная и разреженная, пробудившаяся от долгого замораживания. Со временем фундаментальные частицы в ранней Вселенной стали тяжелее, а гравитационная постоянная уменьшилась.

Кроме того, он объяснил, что если массы частиц увеличиваются, излучение из ранней Вселенной может заставить пространство казаться более горячим и удаляться друг от друга, даже если это не так.

Основная идея космической модели Медленного Замораживания Веттериха состоит в том, что у Вселенной нет ни начала, ни будущего. Вместо горячего Большого взрыва теория защищает холодную и медленно эволюционирующую Вселенную. Согласно Веттериху, теория объясняет флуктуации плотности в ранней Вселенной (первичные флуктуации) и то, почему в нашем нынешнем космосе преобладает темная энергия.

2. Индуистская космология

Религия и наука были лучшими врагами, по крайней мере со времен Коперника и Галилея. Возможно, нет места науке, когда мы говорим о религии и наоборот. Однако есть одна религия, космологические верования которой хорошо согласуются с современной моделью Вселенной.

Теории творения в индуистской мифологии широко рассматриваются как одна из самых древних и значимых из всех других религиозных аналогий. На протяжении многих лет выдающиеся физики и космологи, включая Карла Сагана и Нильса Бора, восхищались индуистскими космологическими верованиями за их близкое сходство с временными линиями в стандартной космологической модели Вселенной.

Согласно индуистской мифологии, Вселенная следует бесконечной циклической модели. Это означает, что на смену нашей нынешней Вселенной придет бесконечное количество вселенных. Каждая повторение Вселенной делится на две фазы — «калпа» (или день Брахмы) и «пралая» (ночь Брахмы), и каждая из них длится 4,32 миллиарда лет. Согласно индуистской мифологии, возраст Вселенной (8,64 миллиарда лет) превышает расчетный возраст Солнечной системы.

1. Стационарная Вселенная

Какая сейчас вселенная

Стационарная модель утверждает, что наблюдаемая Вселенная остается неизменной в любом месте и в любое время. Во Вселенной, которая вечно расширяется, материя непрерывно создается, чтобы заполнить пространство.

Согласно модели, галактики и другие крупные астрономические тела рядом с нами должны казаться похожими на те, что находятся далеко. Однако Большой взрыв говорит нам, что далекие галактики должны выглядеть моложе, чем находящиеся в непосредственной близости (при наблюдении с Земли), поскольку свету требуется гораздо больше времени, чтобы добраться до нас.

Идея стационарного состояния была впервые предложена в 1948 году космологами Германом Бонди, Фредом Хойлом и Томасом Голдом. Она исходила из совершенного космологического принципа, который сам по себе утверждает, что Вселенная, где бы ты ни смотрел, одинакова, и она всегда будет одинаковой.

Теория стационарных состояний получила широкую популярность в начале и середине XX века. Однако к 1960-м годам она была в основном отвергнута научным сообществом в пользу Большого взрыва после открытия космического микроволнового фона.

Источник: new-science.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.